Magnetically-induced ferroelectricity in orthorhombic manganites: microscopic origin and chemical trends
利用第一性原理Wannier函数解释了共线AFM-E正交锰氧化物中磁驱动铁电性的微观起源。我们发现，极化主要是由轨道极化的Mn eg状态的“非对称电子跳跃”，隐含在AFM-E配置中的奇特的平面之字形自旋排列决定的。在ortho-HoMnO 3中，Wannier功能中心相对于相应的离子位置在很大程度上发生位移，这意味着最终极化受到纯电子贡献的强烈影响，与离子位移占主导地位的标准铁电体不同。然而，极化的最终值是竞争效应的结果，如由来自Mn eg和t2 g状态的对极化的贡献的相反符号所示。此外，系统地分析了锰氧化物系列中铁电性与自旋、轨道和晶格自由度之间的联系，目的是确定作为稀土离子函数的化学趋势。我们的研究结果表明，Mn-O-Mn角是决定交换耦合的关键量：当Mn-O-Mn角减小时，第一（第二）最近邻铁磁（反铁磁）相互作用减小（保持不变），从而分别稳定弱或强扭曲锰氧化物的AFM-A或AFM-E自旋构型。Mn eg对极化的贡献随Mn-O-Mn角的增大而增大，随“长”Mn-O键长的增大而减小，而Mn t2 g对极化的贡献随“短”Mn-O键长的增大而减小，部分抵消了前者。
2008-03-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
First-principles study of ferroelectricity and isotope effects in H-bonded KDP crystals
利用广泛的第一性原理计算，研究了KDP的铁电相变及其同位素效应.
2004-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity induced by interatomic magnetic exchange interaction
多铁性是两个或多个铁性序参量共存的现象，是凝聚态物理和材料科学研究的热点之一[1-9]。然而，磁性和常规铁电性的共存在物理上是不利的[10]。最近提出了几种补救措施，例如，由特定的磁性[6]或电荷序[2]引起的不适当的铁电性。在这些理论的指导下，目前的研究主要集中在阻挫磁体上，这些磁体通常具有复杂的磁结构和较低的磁有序温度，离实际应用还很远。简单的共线磁体具有很高的磁转变温度，但从未被认真考虑作为多铁性材料的候选材料。在这里，我们认为，实际上简单的原子间磁交换相互作用已经包含了铁电性的驱动力，从而提供了一个新的铁电性和磁性之间的共存和强耦合的微观机制。我们证明了这种机制，即使是最简单的反铁磁（AFM）绝缘体MnO，可以显示一个双轴应变下的磁感应铁电性。
2012-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity in the Dion-Jacobson CsBiNb$_2$O$_7$ from first principles
我们从第一性原理研究了Dion-Jacobson CsBiNb $_2$ O $_7$中的铁电性。利用群论分析和第一性原理密度泛函计算的总能量和声子，我们进行了系统的研究周围的顺电原型相的能量表面。我们的研究结果表明，$_2$是一个铁电体的极化P $_s$ =40 $μ$ C cm $^{-2}$。我们提出进一步的实验来澄清这一点。
2006-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Induced Hybrid Improper Ferroelectricity in Simple Perovskites from First Principles
我们进行了第一性原理计算的外延应变正交CaTiO $_3$。计算结果表明，在压应变下存在亚稳铁电相，并具有意想不到的面内极化。对称性分析表明，在X点的两个畸变模式结合起来，以诱导极化，导致表征为混合不适当的铁电体。我们的工作证明了简单钙钛矿中不适当铁电性的机制，而不需要通过分层或阳离子有序来降低对称性。
2013-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Origin of giant spin-lattice coupling and the suppression of ferroelectricity in EuTiO3 from first principles
从第一性原理出发，阐明了导致EuTiO 3铁电性抑制和八面体旋转增强的微观机制。我们发现，稀土Eu 4f态与B位Ti阳离子的杂化驱动系统远离铁电性。我们还表明，这种杂化的磁顺序依赖性是在这种材料中的自旋-声子耦合的主要来源。我们的研究结果强调了稀土f电子对这些过渡金属氧化物的晶格动力学和稳定性的重要性。
2013-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity driven by the non-centrosymmetric magnetic ordering in multiferroic TbMn_2O_5: a first-principles study
采用第一性原理计算研究了多铁性TbMn $_2$ O $_5$的基态结构、电子和磁性.结果表明，TbMn $_2$ O $_5$的铁电性是由非中心对称的磁有序驱动的，而没有引起自旋轨道耦合和非共线自旋.该化合物中的{ \it本征}电极化的强度计算为1187 $nC\cdot$ cm $^{-2}$，比以前认为的大一个数量级。
2007-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity in multiferroic magnetite Fe3O4 driven by noncentrosymmetric Fe2+/Fe3+ charge-ordering: First-principles study
通过第一性原理模拟，我们明确地表明，不适当的铁电性磁铁矿在低温绝缘相驱动的电荷有序。单斜铁电体Cc和顺电体P2/c结构之间的精确比较表明，极化的出现是因为八面体Fe位之间的电子电荷的“移位”，导致非中心对称的Fe 2 +/Fe 3+电荷有序模式。我们的预测值的极化，在良好的协议与现有的实验值，进行了讨论的点电荷偶极子位于选定的Fe四面体，指向一个明显的例子，电子铁电性驱动的电荷重排。
2009-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Antiferroelectricity and ferroelectricity in epitaxially strained PbZrO3 from first principles
密度泛函计算进行研究的PbZrO 3的外延应变的效果。我们发现在实验可获得的外延应变的整个范围内，外延应变极性R3 c和非极性Pbam结构之间的能量差非常小，为-3% < η<4%。虽然铁电性有利于所有的压缩应变，拉伸应变之间的非极性基态和替代极性相产生一个强大的反铁电基态的小能量差。在薄膜中观察到的铁电性和反铁电性的共存归因于应变和退极化场效应的组合。
2014-05-14 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of improper ferroelectricity in TbMnO3
我们对正交晶系TbMnO 3的磁感应极化进行了第一性原理理论研究。TbMnO 3是一种摆线自旋结构通过自旋-轨道相互作用产生电极化的强度的原型材料。我们计算了电子和晶格介导的贡献的极化，并发现后者是强烈占主导地位。我们分析了自旋轨道诱导力和晶格位移从原子和模式分解的观点，并表明，一个简单的模型的基础上最近的Mn-Mn邻居Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用是不能充分考虑的结果。我们计算的偏振方向和幅度与实验符合得很好。
2008-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Low magnetic field reversal of electric polarization in a Y-type hexaferrite
铁电性和磁性共存的磁电多铁性材料由于其为磁场相互控制电极化的强度和电场相互控制磁化提供了很好的机会而引起了人们的广泛关注。从实用的角度来看，在这一领域的主要挑战是找到合适的多铁性材料具有高的工作温度和大的磁电灵敏度。在这里，我们报告的磁性可调铁电性和巨磁电灵敏度高达250 K的Y型六角铁氧体，BaSrCoZnFe 11 AlO 22。通过施加改变螺旋磁结构的低磁场（几百Oe），不仅可以有效地控制电极化的强度的大小，而且可以有效地控制其符号。磁感应铁电性即使在零磁场下也是稳定的。示出了通过振荡低磁场的电极化的强度的无衰减可再现翻转。在200 K时，最大线性磁电系数达到~ 3.0 \times 10^3 ps/m。
2011-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity in [111]-oriented epitaxially strained SrTiO$_3$ from first principles
利用第一性原理密度泛函理论计算研究了双轴应变对[111]取向SrTiO $_3$低温结构和铁电性能的影响。我们发现，[111]双轴应变，可实现沿[111]方向的相干外延生长，诱导结构的扭曲SrTiO $_3$，不存在于无论是散装或[001]取向的SrTiO $_3$。在[111]双轴应变下，SrTiO $_3$在拉伸应变下表现出铁电性，在压缩应变下表现出顺电性。我们计算了SrTiO $_3$的声子谱和宏观极化随[111]双轴应变的变化，并将我们的结果与Pertsev，Tagantsev和Setter [Phys.Rev.B61，825（2000）; Phys.Rev.B65，219901（2002）]的自由能唯象模型的预测相关联。
2019-03-13 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Investigation of Ferromagnetism and Ferroelectricity in Bismuth Manganite
我们目前的局部自旋密度近似（LSDA）赝势计算的钙钛矿结构的氧化物，铋锰氧化物（BiMnO3）的结果。通过首先计算高对称立方相的总能量和能带结构，然后依次降低磁性和结构对称性，确定了铋锰氧化物与其他钙钛矿锰氧化物之间差异的起源。我们的研究结果表明，铋阳离子和氧阴离子之间的共价键稳定不同的磁性和结构相相比，稀土锰氧化物。这与最近的实验结果一致，表明掺杂的铋锰氧化物中的电荷有序性增强。
1998-09-21 cond-mat.mtrl-sci
First principles investigation of ferroelectricity in epitaxially strained Pb$_2$TiO$_4$
本文用密度泛函理论研究了假设的Ruddlesden-Popper化合物Pb $_2$ TiO $_4$的结构和极化。计算了空间群为$I4/mmm$的高对称性K-$_2$-NiF-$_4$-型参考结构的带内声子.在理论基态晶格常数下，存在一个不稳定的红外激活声子。该声子冻结以产生$I2mm$铁电态。作为外延应变的函数，两个额外的铁电相被发现，与空间群$I4mm$和$F2mm$在压缩和拉伸应变，分别。
2005-01-06 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of ferroelectricity induced by p-d hybridization in ferrimagnetic NiFe2O4
采用广义梯度近似+ Hubbard $U$方法研究了具有四重$P4_122$ ~对称性的NiFe $_2$ O $_4$体材料的亚铁磁性和铁电性.特别注意寻找对磁有序性最有利的构型，并进一步计算可靠的自发电极化的强度。在最稳定构型的优化晶体结构下，获得了沿z方向的自发极化率为23 $μ$ C/cm $^2$，这是由于Fe $^{3+}$阳离子的3d态与氧的2 p态之间的Jahn-Teller效应引起的杂化所致.
2016-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced ferroelectricity in CaTiO$_3$ from first principles
第一性原理计算被用来调查的钙钛矿氧化物CaTiO $_3$的结构上的外延应变的影响，特别关注的正交平衡块体$Pbnm$结构中隐藏的极性不稳定性相关的铁电相的稳定，但发现在以前的第一性原理研究的理想立方钙钛矿高对称性参考结构。在1.5%的应变，我们发现之间的$ab$ - $ePbnm$相，有利于压缩应变，和$c$ - $ePbnm$相的外延取向过渡。对于较大的拉伸应变，极性不稳定性的$c$ - $ePbnm$相和外延应变诱导的铁电相的发展获得与极化沿$<$ 110 $>$方向相对于原始钙钛矿晶格矢量的正方形基板。
2009-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry, incommensurate magnetism and ferroelectricity: the case of the rare-earth manganites RMnO3
顺磁空间群的完全不可约共表象为探索磁驱动铁电性的对称性限制提供了一条简单而直接的途径。该方法包括一个简单的概括的方法中常用的情况下displacive调制系统，并允许我们以一种简单的方式，确定一个给定的相位起源于一个给定的磁序参量的全磁对称性。然后，可以建立该相的潜在铁电和磁电性质，并且可以从一般对称性考虑导出精确的朗道自由能展开式。在这项工作中，这种方法适用于正交稀土锰氧化物RMnO 3的情况下。这个例子将使我们能够强调一些具体的点，如关于铁性和磁电性质的相称或不相称的磁相之间的差异，铁电性的可能稳定由一个单一的不可约的序参量或平行于磁调制取向的极化的可能开始。将更详细地考虑TbMnO 3的具体示例，以表征磁电效应在由外部磁场引起的极化旋转的机制中所起的作用。
2009-11-03 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of ferroelectricity and pressure-induced phase transitions in HgTiO$_3$
基态结构的发现和压力诱导相变高达210千巴的研究在钛酸汞从第一性原理内的密度泛函理论。它是建立在HgTiO $_3$实验观察到的$R3c$结构是亚稳态在环境压力下。随着静水压力的增加，基态结构遵循$R{\bar 3} \to R3c \to Pbnm$序列变化。结果表明，在$P = 0$处HgTiO $_3$的铁电性的出现与不稳定的声子模有关。计算了不同相的钛酸汞的光学和弹性性质。在\emph{GW}近似计算的准粒子带隙（$E_g = 2.43$ eV）同意与实验数据比LDA近似（1.49 eV）得到的值更好。热力学稳定性的分析解释了为什么钛酸汞的合成只能在高压下进行。
2012-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Magnetically-induced electric polarization in an organo-metallic magnet
磁有序和铁电性之间的耦合在许多过渡金属氧化物中得到了广泛的研究。最强的耦合是在所谓的磁致多铁性中获得的，其中铁电性直接来自破坏反转对称性的磁序。然而，很难找到其中发生这些效应的非氧化物基材料。在这里，我们提出了一个研究的二甲基亚砜二氯化铜（CDC），有机金属量子磁体含有$S = 1/2$铜自旋，其中电极化的强度产生的非共线磁序。我们表明，电极化的强度可以切换在一个惊人的滞后的方式。由于CDC中的磁序是由大有机分子介导的，因此我们的研究表明，磁电相互作用可以存在于这类重要的材料中，从而为使用大分子作为构建块来设计磁电和多铁性开辟了道路。此外，我们表明，CDC经历了磁电量子相变，铁电和磁秩序同时出现作为磁场的函数在非常低的温度。
2009-04-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
First-principles study of the relaxor ferroelectricity of Ba(Zr,Ti)O$_3$
Ba（Zr，Ti）O $_3$是一种无铅弛豫铁电体。用第一性原理方法研究了纯BaTiO $_3$和Ba（Zr，Ti）O $_3$超电池的铁电偶极矩。BaZr $_{0.5}$ Ti $_{0.5}$ O $_3$和BaZr $_{0.25}$ Ti $_{0.75}$ O $_3$的所有可能的离子构型都构造在$2\times2\times2$超晶胞中。对于半取代的情况，这些结构的铁电性能的分歧，已被发现，严重依赖于Ti和Zr离子的排列。因此，我们的结果为Ba（Zr，Ti）O $_3$的弛豫行为提供了合理的解释.此外，基于热统计的模型给出了Ba（Zr，Ti）O $_3$的平均极化，这取决于合成温度。我们的研究结果有助于理解和调控无铅Ba（Zr，Ti）O $_3$的弛豫铁电性。
2015-11-10 cond-mat.mtrl-sci
On the room temperature ferroelectricity of hydrogen-bonded charge transfer crystals
基于哈伯德模型，对混合堆电荷转移分子晶体的反常铁电性进行了理论研究，并对其参数化进行了第一性原理计算.这种方法首先通过再现TTF-CA的温度诱导跃迁和电子极化来验证，然后将其应用于一系列新的氢键晶体，最近已声称具有室温铁电性。我们的分析表明，氢键系统提出了一个非常低的程度的电荷转移，因此支持一个非常小的极化。对实验数据的重新审视支持了我们的发现，并对这些系统的铁电性产生了怀疑。更一般地说，我们的建模允许合理化的电荷转移晶体中的铁电过渡的一般特征，并建议材料优化的设计原则。
2014-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Ferroelectricity and Spin Current Waves in M-Type Barium Hexaferrite
本文报道了具有优良磁性能的M型钡铁氧体（BaFe_（12）O_（19））的本征铁电性和相关介电性质。典型的完全饱和的电极化的强度（P-E）磁滞回线、I-V曲线上的两个非线性反转电流峰以及在居里温度附近的介电常数的巨大变化都为BaFe 12 O 19陶瓷的铁电性提供了充分的实验证据。它具有108 μ C/cm 2的大剩余极化和117 kV/cm的合适矫顽场。BaFe_（12）O_（19）陶瓷的介电温谱中在194 C和451 C处出现的两个峰被认为是铁电-反铁电和反铁电-顺电结构的相变。还观察到常规的强磁滞回线。BaFe_（12）O_（19）陶瓷的磁感应极化是以交变自旋电流波的形式实现的。在500 mT的外加磁场下，获得了幅度为23 mV的ME耦合电压。BaFe_（12）O_（19）具有大铁电体和强铁磁性的复合功能响应，显示了其优异的多铁性，这为研制具有磁电序主动耦合效应的新型电子器件提供了巨大的机遇。
2020-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Promising Ferroelectricity in 2D Group IV Tellurides: a First-Principles Study
基于第一性原理计算，我们研究了二维IV族碲化物XTe（X=Si，Ge和Sn）的铁电性质，重点研究了GeTe的铁电性质. 2D IV族碲化物在能量上优选具有铰链状结构和面内自发极化的正交相。单层GeTe的本征居里温度Tc高达570 K，并可以通过施加拉伸应变迅速提高。面外电场可以有效地降低用于极化反转的矫顽场，扩展其用于调节极化反转动力学的潜力。双层GeTe的铁电相仍为基态。结合这些优点，2D GeTe是一种有前途的候选材料，用于实际的集成铁电应用。
2017-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Unconventional Ferroelectricity in Violation with Neumann's Principle
提出违背 Neumann 原理的非常规铁电性 UFVNP，通过群论识别 33 个同形空间群，并结合 α-In2Se3 实验解释与 Td 相 AgBr 第一性原理验证拓展铁电材料范围。
2023-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity in oxyfluoride Aurivillius phase Bi$_2$TiO$_4$F$_2$ from first-principles
利用第一性原理计算，我们限制了m=1的氟氧化物Aurivillius Bi $_2$ TiO 4 F $_2$采用三种有序的关键构型，如四方$I4/mmm$相和正交$Pma2$相，氟阴离子分布在八面体的顶点和赤道两个位置。我们探讨了能量的亚稳相和它们的铁电性的潜力，发现最不利的配置是赤道网站的氟和最有利的是顶端和赤道网站之间的混合物的氟。声子计算中进行的$I4/mmm$与氟在顶端的网站显示出很强的c轴极性不稳定性$Γ_{3}^{-}$，共存的ab-平面极性不稳定性$Γ_{5}^{-}$，通常发现在Aurivillius氧化物相。这两种极性不稳定性导致$Pc$相，其显示面内和面外自发极化分别高达44 $μ$ c/cm $^{2}$和35 $μ$ c/cm $^{2}$，从而在薄膜Aurivillius FeRAM器件中开辟了新的前景设计。
2021-05-30 cond-mat.mtrl-sci
The nature of ferroelectricity under pressure
在过去的十五年里，第一性原理计算方法的进步使得铁电系统物理性质的研究成为可能。特别是，这种方法已经导致在环境压力下钙钛矿氧化物中发生铁电性的微观理解。本文报道了流体静压对钙钛矿及其相关材料铁电性影响的从头算研究。我们发现，与通常认为的不同，这些材料在足够高的压力下表现出铁电性。我们还详细解释了这种铁电性的（不寻常）性质。
2006-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Generalized Neumann's Principle as a Unified Framework for Fractional Quantum and Conventional Ferroelectricity
本文提出广义 Neumann 原理，将分数量子铁电性与常规铁电性纳入统一框架，并据此枚举32个点群中允许的FQFE情形及可翻转材料筛选策略。
2025-08-29 cond-mat.mtrl-sci
First-principles prediction of coexistence of magnetism and ferroelectricity in rhombohedral Bi2FeTiO6
基于密度泛函理论的局域自旋密度近似加U（LSDA+U）方案计算表明，菱方体Bi $_2$ FeTiO $_6$是磁性和铁电性共存的潜在多铁性.一个磁矩为4 $μ_B$/分子式单位的铁磁组态已被报道，相对于最小的总能量。利用现代极化理论中的浆果相方法，对27.3 $μ$ C/cm $^2$的自发极化进行了评估，该自发极化主要由Ti的铁电畸变引起。在预测的新体系中，Bi-6s长电子对的立体化学活性和Ti偏心的“d $^0$ -ness”判据共存。根据Bi-6p、Fe-3d、Ti-3d和O-2 p状态的轨道分辨态密度，考虑Bi $^{3+}$、Fe $^{2+}$、Ti $^{4+}$和O $^{2-}$的氧化态，发现在菱形相中Bi $_2$ FeTiO $_6$的价态为Bi $_2$ $^{3+}$ Fe $^{2+}$ Ti $^{4+}$ O $_6$。
2007-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity in crystals with non-polar point groups
本文通过第一性原理证明，因边缘破坏对称性，铁电极化可存在于非极性点群晶体中，且在弱键体系中可翻转，该非常规铁电性突破了传统原理限制，显著扩展了铁电体范围。
2023-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Femtoscale magnetically induced lattice distortions in multiferroic TbMnO3
以TbMnO 3为代表的磁电多铁性材料同时具有磁性和铁电性的长程序。磁序基本上已经被理解，而铁电性的本质仍然比较难以捉摸。提出的竞争模型来解释铁电性分别与电荷转移和离子位移。利用磁电耦合，我们利用电场产生单磁畴态，并利用磁场诱导离子位移。在这些条件下，干涉电荷-磁X射线散射产生，编码位移的振幅和相位。当结合理论分析，我们的数据使我们能够解决在飞秒尺度的离子位移，并表明，这种位移的零场铁电矩作出了重大贡献。
2011-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quadruple-well ferroelectricity and moderate switching barrier in defective wurtzite α-Al2S3: a first-principles study
该研究通过第一性原理计算发现，阳离子空位有序的纤锌矿 α-Al2S3 具有单轴四阱铁电性和较低开关势垒，应变与 Ga 掺杂还可进一步降垒。
2024-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Improper Ferroelectricity: A Mechanism for Controllable Magnetization-Polarization Coupling
对层状钙钛矿结构的Ca $_3$ Mn $_2$ O $_7$进行了第一性原理计算。结果揭示了一组丰富的耦合结构，磁性和极性域，其中氧八面体旋转诱导铁电性，磁电性和弱铁磁性。关键是旋转畸变是两个具有不同对称性的非极性模式的组合。我们使用“混合”不适当的铁电性来描述这种现象，并讨论如何控制磁性是通过这些功能antiferrotortigative八面体旋转。
2010-12-20 cond-mat.mtrl-sci
On-demand quantum spin Hall insulators controlled by two-dimensional ferroelectricity
二维原子晶体中铁电有序和拓扑有序的共存使得量子自旋霍尔态具有非易失性和可切换性。在这里，我们提供了一个一般的设计原则，二维双层异质结构，可以主机铁电性和非平凡的能带拓扑结构，同时使用拓扑平凡的积木。由跨异质结构的面外极化产生的内置电场使得能够鲁棒地控制带隙尺寸和带反转强度，这可以用于操纵拓扑相变。利用第一性原理计算，我们证明了一系列双层异质结构是二维铁电拓扑绝缘体（2DFETIs），其特征在于带拓扑和极化状态之间的直接耦合。我们提出了几种基于二维场效应晶体管的量子电子学，包括畴壁量子线路和拓扑忆阻器。
2021-05-02 cond-mat.mtrl-sci
A Microscopic Model of Ferroelectricity in Stress-free PbTiO3 Ultrathin Films
利用第一性原理计算得到的微观有效哈密顿量研究了PbTiO 3薄膜的基态极化。在短路电边界条件下，厚度低至三个晶胞的（001）薄膜具有垂直极化的铁电基态，且表面极化显著增强。
2000-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Octahedral tilting and ferroelectricity in RbANb2O7 (A = Bi, Nd) from first principles
用密度泛函理论研究了RbANb 2 O 7（A = Bi，Nd）化合物的八面体倾斜效应.在该化合物中，结构相变与两种八面体倾斜模式（a-a-c 0倾斜和a0 a0 c+倾斜）相关，并分析了优化结构中八面体倾斜模式的大小。理论结果与最近的实验结果的铁电性的RbBiNb 2 O 7相关。利用群论和对称模分析方法，分析了两个八面体倾斜模和偏心位移模耦合产生的混合反常铁电性。详细的倾斜模式的结构相变和详细的铁电性的物理性质的关系也被提出。
2013-11-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Room Temperature Nanoscale Ferroelectricity in Magnetoelectric GaFeO3 Epitaxial Thin Films
我们展示了室温铁电性的磁电GaFeO 3的外延薄膜。压电力的测量结果表明，180度相移的piezoresponse开关时的电场表示纳米级铁电性外延薄膜的镓铁氧体。此外，在存在和不存在外部磁场的情况下的温度相关阻抗分析清楚地揭示了跨磁转变温度的显著磁介电效应。此外，我们的第一性原理计算表明，铁离子不仅负责亚铁磁性，如前所述，但也引起了所观察到的铁电性，使GFO一个独特的单相多铁性。
2013-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity in strained Ca$_{0.5}$Sr$_{0.5}$TiO$_3$ from first principles
本文对应变Ca $_{0.5}$ Sr $_{0.5}$ TiO $_3$进行了密度泛函理论研究。我们已经确定了2 $\times$ 2 $\times$ 2超晶胞中Ca和Sr的一些排列的结构和极化。a和b晶格矢量被应变以匹配旋转的Si（001）面的晶格常数。为了设置CSTO研究的背景，我们还包括CaTiO $_3$和SrTiO $_3$的Si（001）约束结构的模拟。我们的主要研究结果是，所有的Ca $_{0.5}$ Sr $_{0.5}$ TiO $_3$结构检查，除了一个是铁电的，表现出的极化范围从0.08 C/m $^2$的最低能量配置约0.26 C/m $^2$的较高能量配置。我们发现，具有较大的偏振态的配置有较低的c/a比。电池的净极化是由A位阳离子调节的Ti-O铁电位移的结果。
2010-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity and Antiferroelectricity in Elemental Group-V Monolayer Materials
铁电性通常存在于由不同元素组成的复合材料中。在这里，基于第一性原理计算，我们揭示了第一个例子的自发电极化和铁电性在稳定的二维元素材料：元素V族（砷，锑，铋）单层。极化是由于自发晶格畸变与原子层屈曲。有趣的是，对于Bi单层膜，除了铁电相，我们发现它也可以托管反铁电相。这些元素材料的居里温度可以高于室温，使它们有希望实现广泛感兴趣的铁电器件。
2017-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and ferroelectricity in SrBi2Ta2O9
采用全势线性缀加平面波（LAPW）方法，在局域密度近似下，对SrBi 2 Ta 2 O 9的电子结构进行了第一性原理研究.结果表明，除了Ta（5d）-O（2 p）杂化这一钙钛矿铁电体的共同特征外，铋和氧之间还存在重要的杂化。铁电畸变和铁电性的主要来源的潜在的静电势的晶格动力学研究使用冻结声子的方法。
2000-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-engineering ferroelectricity in silicon dioxides
School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院）
本文提出通过对称性工程在二氧化硅等非极性材料中构建铁电性，利用薄膜表面或单轴应变打破晶体对称性，实现低势垒室温铁电开关，为硅基芯片集成铁电体提供新方向。
2026-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Computational studies on magnetism and ferroelectricity
磁性、铁电性和多铁性不仅在基础物理研究中具有重要意义，而且在信息技术中也有重要应用，因此受到人们的广泛关注。在这里，最近的磁性和铁电性的计算研究进行了审查。我们首先简要介绍了磁体、铁电体和多铁性。然后，研究这些材料的理论模型和相应的计算方法。特别地，首次提出了在第一性原理计算中无需外加场的线性磁电耦合张量的计算方法。介绍了自行研制的材料性能分析与模拟软件包（PASP）的功能及其在磁性和铁电性研究中的应用。最后，我们总结了这一评论，并给出了未来的磁性和铁电性的计算研究的可能方向的观点。
2022-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Improper ferroelectricity and multiferroism in 2HBaMnO$_3$
利用第一性原理计算，对BaMnO 3的稳定的2 H六方结构进行了理论研究。我们发现，从稳定的高温P63/mmc结构，化合物应该表现出不适当的铁电结构相变到P63 cm基态。结合其反铁磁性质，2 H-BaMnO 3因此预计在低温下是多铁性的。BaMnO_3的相变机理与YMnO_3相似，尽管它们的原子排列、阳离子尺寸和Mn的价态完全不同。
2013-02-08 cond-mat.mtrl-sci
ab initio Study of Strain-Induced Ferroelectricity in SrTiO3
用第一性原理结构优化技术研究了自支撑和面内应变SrTiO 3的带中心畸变的总能量表面上的谷线[Jpn. J. Appl.Phys.vol.43（2004），p.6785]。数值计算的结果证实，铁电性诱导，居里温度增加，通过施加双轴压缩或拉伸应变。沿着失真，软，硬模式之间的强非线性耦合被证明。
2005-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Localized electronic states induced by defects and possible origin of ferroelectricity in strontium titanate thin films
已经研究了包括氧空位的几种缺陷配置，作为所报道的钛酸锶（STO）薄膜的室温铁电性的可能来源[Appl. Phys. Lecture. 91，042908（2007）]。第一性原理计算表明，Sr-O-O空位复合物在SrTiO 3的带隙中产生深局域态，而不影响其绝缘性能。这些结果与从光学透射和X射线吸收测量确定的电子结构变化一致。这项工作开辟了利用氧空位及其复合物作为钙钛矿氧化物薄膜（包括STO）铁电性来源的途径。
2008-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Appearance of ferroelectricity in BaO nanowires
我们预测，铁电相可以诱导下的弯曲表面不可避免地存在于高纵横比的非铁电二元氧化物（BaO，EuO，MgO等）的圆柱形纳米粒子的强内在表面应力。计算了BaO纳米线中铁电相的尺寸和温度范围。分析计算是在Landau-Ginzburg-Devonshire理论内进行的，其中唯象参数从第一原理计算中提取[E. Bousquet等人，简单岩盐二元氧化物中的应变诱导铁电性。arXiv：0906.4235v1]和列表实验数据。根据我们的计算，半径为~（1-10）nm的BaO纳米线在室温下具有铁电性（自发极化值可达0.5C/m ~ 2），典型的表面应力系数为~（10-50）N/m。我们希望我们的预测可以刺激岩盐二元氧化物纳米粒子极性性质的实验研究以及弯曲表面下内应力诱导的自发偶极矩的第一性原理计算。
2009-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Unusual Ferroelectricity of Trans-Unitcell Ion-Displacement and Multiferroic Soliton in Sodium and Potassium Hydroxides
我们展示了第一原理的证据，迄今未报道的类型的铁电性与超长离子位移的氢氧化钠和氢氧化钾。即使是少量的质子空位也可以完全改变质子从单胞内到跨单胞的转移模式，产生具有移动磁性和极强极化的多铁性孤子，其极化强度比大多数钙钛矿铁电体高几个数量级。它们的薄膜的垂直极化对去极化场是鲁棒的，通过感测可切换的金属/绝缘状态来呈现具有非破坏性读出和超高开/关比的各种2D铁电场晶体管设计。
2018-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity and Rashba effect in GeTe
GeTe已被提议作为一类新的功能材料的父化合物，其显示与铁电性耦合的体Rashba效应：铁电Rashba半导体。在很好的协议与第一性原理计算，我们表明角分辨光电子能谱和压电力显微镜GeTe显示表面和体Rashba带所产生的本征反转对称性破缺所提供的反射铁电极化。这项工作指出了通过影响GeTe的铁电极化来控制其能带的自旋手征性的可能性。
2014-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Solution Processed Large-scale Multiferroic Complex Oxide Epitaxy with Magnetically Switched Polarization
具有可调结构的复合氧化物具有许多迷人的特性，但精确控制成分的高质量复合氧化物外延仍然遥不可及。在此，我们成功地进行了大面积溶液基单晶外延生长（1-x）BiTi（1-y）/2FeyMg（1-y）/2 O3-（x）CaTiO 3（BTFM-CTO）多铁性固溶体，证实了其原子尺度的铁电性，自发极化强度为79~ 89 uC/cm 2。仔细的成分调整导致在室温下的~0.07uB/Fe的体磁化强度，使得磁感应极化开关表现出2.7- 3.0 × 10 -7s/m的大磁电系数。这项工作展示了溶液处理在大规模复杂氧化物外延中的巨大潜力，并在外延BTFM-CTO薄膜中建立了新型的室温磁电耦合，使得有可能探索更宽的成分，相和结构空间，可以很容易地扩大到工业应用。
2019-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Simulating terahertz field-induced ferroelectricity in quantum paraelectric SrTiO$_3$
最近的实验表明，光可以诱导SrTiO $_3$从量子顺电相到铁电相的转变。在这里，我们研究这种太赫兹场诱导的铁电相变通过求解含时的晶格薛定谔方程的基础上第一性原理计算。我们发现铁电性起源于量子顺电相基态和第一激发晶格态之间的光诱导混合。与实验结果一致，我们的研究表明，非振荡的二次谐波产生信号可以是铁电性的证据在SrTiO $_3$。我们揭示了这种奇异的相变的微观细节，并强调这种现象是量子顺电相的一种独特行为。
2022-09-05 cond-mat.mtrl-sci
From latent ferroelectricity to hyperferroelectricity in alkali lead halide perovskites
使用第一性原理计算，我们表明，几个碱金属铅卤化物潜在地提出集体铁电极化。这应该至少发生在纳米级;它可以被宏观检测到，只要它不被立方钙钛矿相的稳定温度范围内的晶格振动所掩盖。对于钾铅卤化物和碱金属铅氟化物，显着的，铁电行为变成超铁电，这表明一个更强大的铁电极化，尽管去极化电位引起的表面或界面上的电荷积累。
2020-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity and piezoelectricity in monolayers and nanoplatelets of SnS
从第一性原理计算的基态结构的单层和纳米片的厚度从两个到五个单层的SnS。结果表明，只有奇数个单层的纳米物体是铁电的。计算了这些极性结构的铁电、压电和弹性性质。在这些纳米物体中的极化的外观被解释为存在于大块SnS的反铁电结构中的未补偿的极化。铁电性的机制，其中铁电畸变与孤对短程有序相关，可以被认为是产生具有高居里温度的铁电体的一种方式。
2018-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Design and theory of switchable linear magnetoelectricity by ferroelectricity in Type-I multiferroics
Southeast University（东南大学）；Kyoto University（京都大学）；Fudan University（复旦大学）；Northwestern University（西北大学）
本研究提出在I型多铁材料中通过自旋空间对称性实现非易失性磁电耦合的通用方案，揭示了两种互斥的磁电耦合机制，并为实验提供了热力学稳定的化合物。
2025-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Toroidal ferroelectricity in PbTiO3 nanoparticles
我们报告从第一性原理为基础的原子模拟，铁电性可以持续在PbTiO 3纳米粒子的尺寸只有几个晶格常数作为一个结果的环形排序。我们发现，尺寸诱导的拓扑变换导致铁电泡的稳定通过沿一个封闭的路径排列的涡核。这些变换，这是由纳米结构的纵横比驱动，改变了极化场的拓扑结构，产生丰富多样的极性配置。对于足够平坦的纳米结构，多气泡状态桥接了0D纳米点和2D超薄膜之间的间隙。铁电泡的热性质表明这种状态适合于纳米器件的开发。
2011-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Pathways Towards Ferroelectricity in Hafnia
是否可以系统地识别（以前未知的）给定材料的铁电相的问题得到解决，以氧化铪（$_2$）为例。低自由能相在不同的压力和温度下使用基于第一性原理的结构搜索算法进行识别。铁电相，然后确认利用群论原则的非极性和极性相之间的位移允许的过渡。在空间群$Pca2_1$和$Pmn2_1$中出现的两个正交极性相被挑选出来作为最可行的铁电相，因为它们显示出低自由能（相对于已知的非极性相）和基本上可切换的自发电极化的强度。这些结果提供了一个解释最近观察到的令人惊讶的铁电行为的氧化铈，并揭示了稳定的氧化铈以及其他化合物的铁电相的途径。
2014-07-03 cond-mat.mtrl-sci
